《光電子科學》發(fā)表的一篇新文章回顧了光學捕獲的光學納米粒子的基本原理和應用。光學納米粒子是光子學的關鍵要素之一。它們不僅可以對多種系統(tǒng)（從細胞到微電子）進行光學成像，還可以作為高度靈敏的遠程傳感器。 最近，光鑷在分離和操縱單個光學納米粒子方面的成功得到了證實。這為高分辨率、單粒子掃描和傳感打開了大門。

光學納米粒子的光學捕獲及其應用 本文總結了單個光學納米粒子光學捕獲這一迅速發(fā)展的領域中最相關的結果。根據(jù)不同的材料及其光學特性，光學納米粒子分為五個家族：等離子體納米粒子、摻鑭納米粒子、聚合物納米粒子、半導體納米粒子和納米金剛石。對于每種情況，都描述了主要進展和應用。

等離子體納米粒子具有較大的極化率和較高的光熱轉換效率，這需要對它們的捕獲波長進行關鍵選擇。基于光學捕獲等離子體納米粒子發(fā)光特性的典型應用是研究粒子-粒子相互作用和溫度傳感。這項研究是通過分析納米粒子吸收、散射或發(fā)射的輻射來實現(xiàn)的。

鑭系元素摻雜的納米粒子具有窄的發(fā)射帶、長的熒光壽命和溫度敏感的發(fā)射強度。這篇綜述總結了單光阱鑭系元素摻雜的納米粒子所實現(xiàn)的細胞溫度傳感。鑭系元素摻雜的納米粒子的主體結構特性使其能夠旋轉。對于固定的激光功率，旋轉速度取決于介質粘度。研究表明，這種特性可用于測量細胞內(nèi)粘度。

此外，鑭系元素摻雜的納米粒子適當?shù)谋砻婀倌芑蛊淇捎糜诨瘜W傳感。 將染料摻入聚合物納米顆粒中使其發(fā)光，并易于在光學陷阱內(nèi)追蹤。本綜述總結了利用追蹤顆粒發(fā)光的能力對單顆粒動力學和生物樣本特征的研究。它不僅有助于更深入地理解捕獲激光和光學顆粒之間的光學和機械相互作用，而且還指出了將光學捕獲與熒光或掃描顯微鏡相結合的巨大潛力。



用于熱傳感的鑭系元素摻雜納米顆粒 半導體納米粒子因其特殊的光致發(fā)光特性，如可調(diào)發(fā)射、較低的光漂白敏感性、高量子產(chǎn)率和化學穩(wěn)定性，最近引起了人們的極大關注。在這篇綜述中，作者總結了使用光鑷研究和改善單個半導體納米粒子發(fā)光特性的研究。他們還總結了使用半導體粒子作為細胞成像的局域激發(fā)源的研究。

納米金剛石的熒光是由金剛石結構中的點缺陷引起的，被稱為色心。文獻研究表明，關于納米金剛石的光學捕獲的報道數(shù)量有限。關于該主題的第一篇報道顯示，單個納米金剛石可以用作磁場傳感器。后來，光學捕獲的納米金剛石也被證明可以作為細胞溫度計。

這篇綜述文章還揭示了光阱和膠體光學納米粒子的組合如何用于各種應用。盡管光鑷在單納米粒子研究方面具有巨大潛力，但該領域仍處于起步階段。大多數(shù)工作都集中在應用上，而不是填補知識空白。并且，還有一些問題尚未解決。 該綜述總結了納米顆粒的光學捕獲所面臨的挑戰(zhàn)，包括缺乏描述光力的精確公式、空間分辨率的不確定性、可能存在的傳感偏差等。該綜述有望促進該領域在原理、技術、設備和應用方面的研究的不斷豐富和發(fā)展。







審核編輯：劉清